Sonunda Evrendeki İlk Yıldızlara Ait Kanıtları Yakalamış Olabiliriz

İlk yıldızlar, Evren sadece 100 milyon yaşındayken veya şu anki yaşının yüzde 1'inden daha az olduğunda ortaya çıkmış olabilir. O zamandan beri, uzayın hızlı genişlemesi, yıldızların ışıklarını unutulmaya sürükledi ve bizi onların varlıkları hakkında ipuçları aramaya mecbur bıraktı.

Japonya, Avustralya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden araştırmacılar, uzaktaki bir kuasarın etrafındaki bulutlardan çıkan ışığı analiz ederek, "ağır elementlerin ayırt edici bir karışımının" tek bir kaynaktan gelmiş olabileceğini buldular: birinci nesil bir yıldızın devasa süpernovası.

Gözlemleyebildiğimiz tüm yıldızlar, yaşlarına bağlı olarak Popülasyon I veya Popülasyon II olarak sınıflandırılır. Popülasyon I yıldızları daha gençtir ve daha ağır elementler içerirken, Population II yıldızları daha az ağır element içerir.

Nüfus III olarak tanımlanan ilk yıldızlar daha da eskidir ve varlıkları, onları en iyi teknolojilerimizin bile görüş alanının dışında bırakan kozmik mesafelerle çakışmaktadır. Şimdilik, yalnızca neye benzemiş olabileceklerini kuramsallaştırabiliriz.

Fotoğraf: Bir çift-kararsızlık süpernovası olarak patlayan Güneşimizden 300 kat daha büyük kütleli bir Popülasyon III yıldızını gösteriyor. (NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine)

Bilim insanları, bu ilk yıldızların süper sıcak, parlak ve kütleli, belki de Güneşimizin kütlesinin yüzlerce katı olduğunu düşünüyor.

Lityumdan daha ağır elementler üretecek güçlü kozmik olaylar geçmişi olmasaydı, Popülasyon III yıldızları tamamen en basit gazlardan oluşacaktı. O zamanlar, Evrende mevcut olan tek malzeme, Büyük Patlama'dan kalan ilkel gazda bulunan hidrojen, helyum ve biraz lityumdu. Ancak ilk yıldızlar hararetli bir şiddetle çöktüğünde daha ağır elementler ortaya çıkabilirdi.

Bu ilk yıldızlar muhtemelen hayatlarını, yalnızca bu tür büyük yıldızlarda mümkün olan teorik bir süper-süpernova türü olan çift-kararsız süpernova ile sonlandırdılar. Diğer süpernovalardan farklı olarak, bu, bir nötron yıldızı veya kara delik gibi hiçbir yıldız kalıntısı bırakmaz, bunun yerine her şeyi sürekli genişleyen bir bulutta dışarı fırlatır.

Bu patlama, bizimki gibi kayalık dünyaların oluşumu için gerekli olan ağır elementlerle eski yıldızlararası uzayın tohumunu atmış olabilir - böylece bildiğimiz şekliyle yaşamı mümkün kılar.

Bununla birlikte, Dünya'daki astronomlar Nüfus III yıldızları hakkında bilgi edinmeyi umuyorlar, ancak, bu eski mega patlamalardan gelen ışık, karmaşık bir element karışımı içeren dağınık bir buluttan biraz daha fazlasını bırakarak uzaklaştı.

Zaman verildiğinde, bu malzeme karışımı yeni bir şeye dönüşebilir. Bu tür bir yıldız tozu konsantrasyonunun işaretlerini bulmak için, yeni çalışmanın yazarları, en uzak bilinen kuasarlardan birinden (bir tür aktif galaktik çekirdek veya genç bir galaksinin aşırı parlak merkezi) yakın kızılötesi spektrograf verilerini kullandılar.

Araştırmacılar, bu kuasarın ışığının Dünya'ya ulaşmadan 13,1 milyar yıl önce uzayda hızlandığını belirtiyorlar, bu da kuasar'ı Evren sadece 700 milyon yaşındayken göründüğü gibi gördüğümüz anlamına geliyor.

Bir spektrograf, bu durumda bir gök nesnesinden gelen ışığı yakalayan ve bileşen dalga boylarına bölen bir araçtır. Bu, uzaktaki bir nesnede hangi öğelerin bulunduğunu ortaya çıkarabilir, ancak bu bilgiyi toplamak her zaman kolay değildir.

Yazarlar, astronomik spektrumlardaki çizgilerin parlaklığının, bir elementin bolluğu dışındaki faktörlere bağlı olabileceğini ve bunun da belirli elementleri tanımlama çabalarını karmaşıklaştırabileceğini belirtiyor.

Yine de çalışmanın yazarlarından ikisi, Yuzuru Yoshii ve Hiroaki Sameshima bu sorunu aşmak için zaten bir numara geliştirmişlerdi.

Elementlerin yaygınlığını tahmin etmek için dalga boyu yoğunluğunu kullanmayı içeren yöntemleri, araştırma ekibinin bu kuasarın etrafındaki bulutların bileşimini analiz etmesine izin verdi.

Analiz, Güneşimizle karşılaştırıldığında magnezyumdan 10 kat daha fazla demir içeren bulutlarda garip bir şekilde düşük magnezyum demir oranını ortaya çıkardı. Araştırmacılar, bunun bir ipucu olduğunu ve bunun birinci nesil bir yıldızın patlamasından kaynaklandığını öne sürüyorlar.

Bu gözlemlerin hepsinin bu kadar uzak kuasarlardan gelmesi gerekmeyebilir. Evrende daha fazla Popülasyon III yıldızı kalmamış olsa bile, süpernova kalıntılarının uzun ömürlü olması, kanıtların neredeyse her yerde - çevremizdeki yerel Evren de dâhil olmak üzere - saklanabileceği anlamına gelir.

Notre Dame Üniversitesi'nden bir astronom olan ortak yazar Timothy Beers, "Artık ne arayacağımızı biliyoruz" diyor.

Bulgular The Astrophysical Journal'da yayınlandı.